O trabalho de um eletroscópio de folha

1 - OBJETIVO:

Descrever o funcionamento do eletroscópio de folhas, reconhecer as cargas elétricas (estáticas) se distribuem na superfície externa do condutor e descrever o motivo desta distribuição de cargas.

2 – INTRODUÇÃO TEÓRICA

Os átomos da matéria são formados de uma grande quantidade de partículas. Dentre elas as mais conhecidas são o próton (carga positiva), o elétron (carga negativa) e o nêutron (carga nula). Diz – se que, quando o número de prótons em um átomo é igual ao número de elétrons, este permanece neutro. Pode-se estender este raciocínio à matéria em geral. Esta condição é chamada de Equilíbrio Eletrostático.

No entanto, este equilíbrio pode ser desfeito. Isto é possível a partir de um processo chamado de Eletrização, que pode ocorrer de três maneiras: atrito, contato e indução. Para reproduzir estes processos é utilizado um equipamento chamado Gerador de Van de Graaff, uma máquina que utiliza uma correia móvel para acumular cargas elétricas em uma esfera oca de metal, às quais se espalham para mais longe possível umas das outras e passam a ocupar a superfície externa da casca esférica. Essa distribuição de cargas gera um campo elétrico, afetando o espaço ao seu redor.

As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo de todo o espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá, espontaneamente, por meio da atração eletrostática. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados a diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte.

3 – PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

• Gerador de Van de Graaf

• Tiras de papel alumínio

• Fita adesiva para fixação

• Algodão

4 – QUESTÕES A SEREM ANALISADAS

1º Fixar na superfície externa do condutor do aparelho de Van de Graaff, pequenas fitas de papel alumínio de cerca de 5 cm (ficar com auxílio de durex;

2º Ligar o aparelho e anotar o comportamento das folhas de papel alumínio;

3º Retirar as fitas de papel alumínio, ligar o aparelho e com este ligado, projetar sobre a superfície externa do condutor pequenos fiapos de algodão.

4º Verificar e anotar o comportamento dos fiapos de algodão;

5º Desligar o aparelho e conectar a esfera auxiliar de descarga;

6º Religar o aparelho e aproximar a esfera auxiliar da superfície externa do condutor;

7º Verificar e anotar o comportamento das descargas elétricas;

5 – RESULTADOS

As tiras de alumínio tenderam a movimentar-se na direção radial da esfera no sentido de afastamento. Esse processo é conhecido como eletrização por contato, ocorrendo assim uma transferência parcial da carga elétrica devido à diferença de potencial elétrico existente entre os pólos. O funcionamento do gerador gera um campo elétrico, e este através de condução irá carregar eletricamente as fitas de alumínio que estão fixadas nele. Devido ao fato das tiras ficarem carregadas com a mesma polaridade do globo, elas se afastam da superfície da esfera. Como a distribuição de cargas tem simetria esférica, a direção do campo elétrico é radial, ou seja, perpendicular à superfície da esfera. Não é possível saber, entretanto, a polaridade do campo elétrico, uma vez que, sendo ele positivo ou negativo, as tiras irão se repelir de qualquer maneira.

No entanto, percebemos que devido o campo gravitacional, as tiras que tinham maior massa tiveram maior resistência em relação ao campo elétrico, mas se fosse desprezado a força peso, as tiras seguiriam na direção radial em sentido perfeito.

Ao aproximarmos os dedos das tiras, percebemos uma atração destas. Isso acontece devido ao fato de que nossos dedos estão neutros (sem presença de carga).

Ao aproximá-los das fitas, há indução de cargas elétricas na superfície dos dedos. Essa carga tema mesma magnitude, porém, sinal oposto à carga das tiras.

Colocando os fiapos de algodão próximos do gerador e estes foram atraídos, porque estavam neutros e a esfera estava eletrizada. Novamente observou-se um fenômeno de indução.

No momento em que aproximamos o bastão à esfera eletrizada, observamos a ocorrência de pequenos raios entre eles. Ao aproximarmos o bastão